奈米鏈甲亮相:革命性的輕量化、堅固防護材料
美國西北大學的研究人員在材料科學領域取得了突破性進展,成功創造出一種二維(2D)機械互鎖聚合物。這種類似鏈甲的互鎖結構展現出非凡的柔韌性與強度,為輕質、高性能防護裝備及其他需兼具堅韌和靈活性的應用領域帶來了巨大潛力。
這項研究發表在最新一期的《科學》(Science)雜誌,開創了多個領域先河。它不僅是首個二維機械互鎖聚合物,還以每平方公分達100兆個機械鍵密度創下紀錄。研究團隊透過一種新穎、高效且可擴展的聚合工藝實現了這項技術突破,為大規模生產奠定了基礎。
先前,研究人員一直嘗試開發能實現機械連鎖的聚合物分子,但因其技術複雜性,始終未果。這次,研究團隊採用了全新策略:從X形單體入手,將其排列成高度有序的晶體結構,再引入化學反應以促使分子間形成機械鍵。
生成的晶體由層疊的二維互鎖聚合物片構成,其中X形單體的末端彼此結合,中間穿插更多單體。這種聚合物結構雖堅硬,卻展現出驚人的柔韌性。實驗還發現,將其溶解在溶液中會導致單體層之間相互剝離。
利用尖端电子显微镜技术,研究团队在纳米尺度上检查了这种聚合物的内部结构,确认其具有高结晶度与显著柔韧性。